Zarnu trakta mikrobioma izmaiņas krūts vēža pacientēm neoadjuvantās terapijas laikā.

Abstract

Maģistra darba mērķis ir noteikt zarnu trakta mikrobioma izmaiņas krūts vēža pacientēm neoadjuvantās terapijas laikā atkarībā no klīniskā iznākuma. Darbā apkopota literatūra par krūts vēža un cilvēka zarnu trakta mikrobioma raksturojumu, to savstarpējo saistību, neoadjuvantas terapijas lomu krūts vēža ārstēšanas procesā un tās savstarpējo ietekmi uz mikrobiomu, kā arī mikroorganismu ģenētiskās informācijas izpētes metožu salīdzinājumu. Krūts vēža ārstēšanā pielietotā neoadjuvantā terapija uzrāda mainīgu efektivitāti pacientiem ar līdzīgu morfoloģisko vēža tipu, pastiprinātu blakņu esamību vai terapijas rezistenci. Kā viens no iespējamiem cēloņiem tiek minētas izmaiņas cilvēka zarnu trakta mikrobiomā, kuram ir daudzpusīga ietekme uz organismu. Lai dotu papildus guvumu izpratnei par zarnu trakta mikrobioma ietekmi uz krūts vēža terapijas efektivitāti, tika veikts prospektīvs pētījums, kura laikā noteiktas izmaiņas zarnu trakta mikrobioma sastāvā pētījuma dalībniecēm (n = 8) ar krūts vēzi, kuras saņēma neoadjuvantu terapiju, t.i. ķīmijterapiju un/vai endokrīno terapiju. Pētījumā iesaistīja pacientes no Paula Stradiņa klīniskās universitātes slimnīcas (PSKUS), no kurām trīs laika posmos (pirms ķīmijterapijas uzsākšanas, tās vidū un pēc terapijas kursa pabeigšanas) ievāca bioloģiskā materiāla (fēču) paraugus (n = 24). No paraugiem izdalīja DNS un sagatavoja bibliotēkas nākamās paaudzes sekvencēšanai pēc shotgun metodes. Kvalitātes kontrolei un sekvenču analīzei izmantoja Galaxy Europe platformu, taksonomiskajai anotēšanai un taksonu relatīvā īpatsvara (%) noteikšanai izmantoja MetaPhlAn2 datubāzi. Rezultātā ieguva aptuveni 36 miljonus 150bp paired-end nolasījumus uz vienu paraugu. Kopumā noteikta statistiski nozīmīga Negativicutes klases (p = 0,04) un Bacteroides vulgatus sugas (p = 0,04) īpatsvara atšķirība, kā arī stingri izteikta Erysipelotrichia, Gammaproteobacteria un Verrucomicrobiae klašu, Enterobacteriaceae un Clostridiaceae dzimtu, Alistipes ģints un Barnesiella intestinihominis un Bacteroides uniformis sugu īpatsvara izmaiņu tendence, kas nesasniedza statistisko ticamību, starp grupām ar atšķirīgu klīnisko iznākumu. Novērotas atšķirības arī Firmicutes/Bacteroidetes attiecībā, kas arī nesasniedza statistisko ticamību, kā arī mikrobioma izmaiņu tendences diviem krūts vēža molekulārajiem apakštipiem – trīskārši negatīvam un HER2 pozitīvam krūts vēzim.

The aim of this Master's thesis is to determine changes in the gut microbiome in breast cancer patients during neoadjuvant therapy, depending on the clinical outcome. The work summarizes the literature on the characteristics of the microbiome of breast cancer and the human intestinal tract, their mutual relationship, the role of neoadjuvant therapy in the process of breast cancer treatment and its mutual influence on the microbiome, as well as a comparison of the methods of studying the genetic information of microorganisms. Neoadjuvant therapy used in the treatment of breast cancer shows variable efficacy in patients with similar morphological cancer type, increased presence of side effects or therapy resistance. Changes in the microbiome of the human intestinal tract, which has a multifaceted effect on the body, are mentioned as one of the possible causes. In order to give additional benefits to the understanding of the influence of the gut microbiome on the effectiveness of breast cancer therapy, a prospective study was conducted, during which changes in the composition of the gut microbiome were determined in study participants (n = 8) with breast cancer who received neoadjuvant therapy, i.e., chemotherapy and/or endocrine therapy. Patients from the Pauls Stradins Clinical University Hospital (PSKUS) were involved in the study, from whom samples of biological material (feces) were collected in three time periods (before the start of chemotherapy, in the middle of it and after the completion of the course of therapy) (n = 24). DNA was extracted from the samples and libraries were prepared for next-generation sequencing using the shotgun method. The Galaxy Europe platform was used for quality control and sequence analysis, the MetaPhlAn2 database was used for taxonomic annotation and determination of the relative abundance (%) of taxa. This resulted in approximately 36 million 150bp paired-end reads per sample. A statistically significant difference in the proportion of the class Negativicutes (p = 0.04) and the species Bacteroides vulgatus (p = 0.04) was determined, as well as strongly pronounced tendencies of changes in the proportion of the classes Erysipelotrichia, Gammaproteobacteria and Verrucomicrobiae, families Enterobacteriaceae and Clostridiaceae, the genera Alistipes and the species Barnesiella intestihominis and Bacteroides uniformis, which did not reach statistical reliability between groups with different clinical outcomes. Differences were also observed in the Firmicutes/Bacteroidetes ratio, which also did not reach statistical reliability, as well as change trends for two molecular subtypes of breast cancer – triple-negative and HER2-positive breast cancer.